大约有500到1000种不同类型的细菌、真菌和其他微生物寄生在我们的肠道内。它们一起形成了肠道微生物群。我们现在知道，这些微生物在维持健康方面发挥着重要作用。当微生物组的组成变得不平衡时，这一点尤其明显，就像患有慢性炎症性肠道疾病的人的情况一样。他们的肠道微生物群所含的细菌种类比健康人少。但到目前为止，一种经过修饰的微生物群对疾病发展的确切作用在很大程度上还是未知的。
PD Felix Sommer博士和他来自慢性炎症精准医学卓越集群(PMI)的团队正试图更好地了解宿主与其微生物群之间的复杂相互作用。在此过程中，他们遇到了一种叫做己糖激酶2 (HK2)的酶。在炎症发生时，HK2酶产生的数量更大，并受到微生物群的调节。“我们能够在动物模型中显示，通过给予短链脂肪酸丁酸盐，肠道上皮细胞中的HK2水平降低，炎症得到改善。在去除HK2酶的动物中，细菌产生的丁酸脂肪酸没有保护作用。”基尔大学(CAU)临床分子生物学研究所(IKMB)功能宿主微生物组研究工作组组长、石勒苏益格-荷尔斯泰因大学医学中心(UKSH)基尔校区负责人Sommer解释道。该研究结果发表在著名的科学杂志《细胞代谢》上。
己糖激酶2:肠道细胞的高水平表明不健康状态
通过与来自基尔、Lübeck、慕尼黑和汉诺威以及美国和瑞典的科学家合作，Sommer和他的团队研究了肠道细菌如何调节HK2酶并影响炎症，包括在肠道黏膜细胞中使用没有这种酶的小鼠进行研究。“这些老鼠对实验诱导的肠道炎症的敏感性较低，”第一作者芬恩·亨里奇森(Finn Hinrichsen)和雅各布·哈姆(Jacob Hamm)报告说，他们都是IKMB的博士研究员。实验还确定了调节HK2产生的微生物因素:短链脂肪酸，如乙酸和丁酸。这些脂肪酸主要不是通过食物吸收的，它们是由肠道内的细菌产生的，而只是由非常特定的肠道细菌产生的。Sommer说:“醋酸盐增加了肠道细胞中HK2的浓度，而丁酸盐降低了HK2的水平。”关于炎症，他指出:“给药醋酸盐加重了野生型小鼠的实验性肠道炎症，而丁酸盐有保护作用。这些效应在缺乏HK2酶的小鼠(即缺乏HK2酶的动物)身上不存在。”
细菌用丁酸盐在肠道里灭火——炎症。图片来源:Kiel大学IKMB /插图:Renate Nikolaus
抗炎新疗法的潜在靶分子
短链脂肪酸丁酸，又称丁酸，能够稳定肠道屏障，具有抗炎作用，这一事实在之前的许多研究中已经知道。然而，丁酸盐非常难闻的气味和它强烈的泻药效果是治疗使用的障碍，例如在慢性炎症性肠疾病的情况下。“通过确认HK2是丁酸盐的靶点，我们发现了新的抗炎药物的潜在切入点。抑制HK2比丁酸盐处理更有针对性，”Sommer强调。
正如最后一位作者菲利普·罗森斯蒂尔教授所指出的，从理论上讲，也有可能通过注射脂肪酸产生菌来建立肠道微生物群。“到目前为止，很多方法的基础都相当广泛。这项研究提供了一个重要的迹象，即我们实际上可能能够选择特定的细菌，以控制肠道黏膜中的某些代谢过程，从而控制炎症，”IKMB主任罗森斯蒂尔解释说。
